人口的大幅增加和人为环境负担给世界未来发展带来了两个重大挑战:气候变化,重点关注绿色和可再生能源以应对全球能源危机,以及饥饿和营养不良加剧。虽然前者经常在主要国际论坛上成为焦点,但如果世界希望走上可持续发展的道路,后者则是当务之急。农业光伏不仅有潜力解决其中一个问题,而且有潜力同时解决这两个问题。
什么是农光互补?
农光互补,也称为农业光伏(APV),是一种将农业活动和太阳能发电集中在同一土地上的概念。换句话说,这是一种将太阳能电池板整合到农业用地中以产生可再生能源的做法,同时也将土地用于农业。
这种方法被视为一种双赢的解决方案,可以提高农业生产力,减少土地使用冲突,促进可持续能源生产。太阳能电池板发电,可以在现场使用,也可以接入电网,提供可再生能源。同时,太阳能电池板提供了遮阳和减少蒸发等好处,可以提高作物产量和用水效率。
农业光伏作为应对粮食安全、气候变化和能源转型挑战的一种有前途的解决方案,正越来越受到人们的关注。随着世界各地涌现出许多APV项目,这种方法越来越受欢迎。
越来越受欢迎
日益增长的人口如果有适当的监管框架,光伏发电有可能成为一个巨大的市场。根据弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE的报告,全球光伏装机容量已从2012年的约5 MWp增长到2021的14 GWp以上。
意大利将11亿欧元用于光伏发电,作为其2200亿欧元后Covid恢复计划的一部分。该计划设想部署总容量为2吉瓦的农业光伏系统,每年发电约2500吉瓦。最近,Enel Green Power开始在Tarquinia建造一座170兆瓦的农业光伏发电厂,这是意大利最大的发电厂。法国风能和太阳能公司Valeco在法国索恩-卢瓦尔省启动了一个农业光伏项目。该项目将太阳能发电与饲料生产相结合,以研究太阳能电池板的存在如何影响饲料生长的数量和质量,以及绵羊在农业光伏环境中的行为。
非洲国家也在采用农业光伏。最近,博茨瓦纳农业和自然资源大学在博茨瓦纳首都哈博罗内启动了一个农业光伏项目。1MW项目是这个南部非洲国家的第一个此类项目。通过英国谢菲尔德大学、约克大学和蒂赛德大学、斯德哥尔摩环境研究所、世界农林联合会、能源与节能研究中心。
美国国家可再生能源实验室(NREL)开展了一项名为“与农村经济和生态系统相结合的创新太阳能实践”(InSPIRE)的农业光伏研究项目。InSPIRE声称支持美国11个州、波多黎各和哥伦比亚特区28个地点的农业光伏站点设计或正在进行的研究。
亚洲国家也在探索AgriPV。根据一些估计,印度的农业光伏潜力约为2.8TW。最近,阿萨姆邦内阁批准了620兆瓦的可再生能源项目,其中包括三个总容量为250兆瓦的农业光伏项目。中国江山200MW并网太阳能园区与农业相结合,是华东地区最大的农业光伏园区。该项目旨在实现防治土地退化、提高农业盈利能力和发展光伏产业的三赢。在韩国,研究人员在光伏板下种植西兰花。
农业光伏——拯救生命
APV方法有可能应对地区挑战。例如,东非大部分地区光照强度高,气温高,降雨量低。在肯尼亚,人们发现面板的遮荫可以保护蔬菜免受热应激和水分损失。这有助于农村农民种植更大范围的高价值作物。此外,该项目有助于“两次获得太阳的力量”,因为以前不适合作为生长环境的地区现在也可以使用。
全南国立大学的研究人员发现,在APV系统下生产的西兰花的质量或味道并不比传统种植的西兰花低。事实上,生产的西兰花是更深的绿色,这使它对许多消费者更具吸引力。
Valeco发现,太阳能电池板提供的阴影可以保护草地免受极端气候条件的影响。虽然面板下的饲料生长在春季放缓,但在冬季和夏季有更多的草,食物质量保持的时间更长。此外,草在面板下几乎没有耳朵,这使它更容易被动物消化,并使它能够更长时间地保持良好的营养质量。研究还发现,秋季不受面板的影响,与没有面板的控制区相比,行与行之间生长的草质量更好,因为它接收到更多的直射光。此外,由于绵羊利用面板的保护休息,尤其是在夏季,当它们寻求避暑或避雨时,对放牧没有负面影响。
足够的研究和实际应用证明了农业光伏在可持续农业和可再生能源生产中的可行性,提供了一系列经济、环境和社会效益。根据区域需求对其进行优化,APV系统有潜力实现可再生能源的预期增长,同时解决因气候变化和人口增长而危及的粮食安全问题。